JP2747314B2 - Laser processing method and apparatus - Google Patents

Laser processing method and apparatus

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JP2747314B2
JP2747314B2 JP1040218A JP4021889A JP2747314B2 JP 2747314 B2 JP2747314 B2 JP 2747314B2 JP 1040218 A JP1040218 A JP 1040218A JP 4021889 A JP4021889 A JP 4021889A JP 2747314 B2 JP2747314 B2 JP 2747314B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の表面の一部を選択的に除去した
り、あるいは表面に選択的に膜を形成する処理方法およ
び装置に係り、特に試作した半導体装置に部分的に存在
する不良の箇所や原因の特定あるいは不良の補修に好適
なレーザ処理方法およびその装置に関する。
The present invention relates to a method and an apparatus for selectively removing a part of the surface of a semiconductor device or selectively forming a film on the surface. The present invention relates to a laser processing method and an apparatus suitable for identifying a defective part or a cause partially existing in a prototype semiconductor device or for repairing the defective.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体装置の高性能化、高速化をめざして、半導体装
置の微細化、高集積化が行われている。これに伴い、半
導体装置の開発が難しくなっており、開発期間の長期化
を招いている。かかる状況は、LSI設計にもカット・ア
ンド・トライなる回路製作技法が必要であることを示し
ている。即ち、従来の設計で十分に動作しないチップ上
の不良部分を特定し、当該部分に存在する配線を切断し
たり、任意の箇所に布線を施したり、不良配線を補修し
て、暫定的に完全な動作が得られる半導体装置を製造す
れば、それに引き続く特性評価や、設計変更が迅速に行
えることになる。
2. Description of the Related Art In order to achieve higher performance and higher speed of semiconductor devices, miniaturization and higher integration of semiconductor devices have been performed. As a result, the development of semiconductor devices has become more difficult, leading to a longer development period. This situation indicates that a circuit manufacturing technique called cut-and-try is also required for LSI design. That is, a defective part on a chip that does not operate sufficiently with the conventional design is specified, the wiring existing in the part is cut, wiring is arbitrarily provided, the defective wiring is repaired, and provisional If a semiconductor device capable of obtaining a complete operation is manufactured, subsequent characteristic evaluation and design change can be performed quickly.

一方、従来技術としては、たとえばセミコンダタワー
ルド(Semiconductor World)1987年9月号第27ページ
から第32ページに記載されている様に、FIB(集束イオ
ンビーム)でLSIチップの表面のパシペーションおよび
層間絶縁膜に穴あけを行い、配線を露出させた後、CVD
ガスを導入して同じくFIBにより金属配線を形成する方
法が紹介されている。
On the other hand, as a conventional technique, as described in pages 27 to 32 of the Semiconductor World, September 1987, for example, the passivation of the surface of an LSI chip by FIB (focused ion beam) is performed. After drilling holes in the interlayer insulating film to expose the wiring, CVD
A method of introducing a gas to form metal wiring by FIB is also introduced.

また、LSIチップ表面のパシベーションおよび層間絶
縁膜に穴あけを行い、配線を露出する方法として、特開
昭61−53732、特開昭61−177729などに開示された光エ
ッチング技術を応用することができる。
In addition, as a method for exposing the wiring by performing a hole in the passivation and the interlayer insulating film on the surface of the LSI chip, the photo-etching technology disclosed in JP-A-61-53732 and JP-A-61-177729 can be applied. .

さらには金属配線を形成する技術として例えば特開昭
60−211078に示されている様に光を使った膜形成を適用
することが可能である。
Further, as a technique for forming a metal wiring, for example,
It is possible to apply film formation using light as shown in 60-211078.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上記第1の従来技術は、微細な穴あけ加工や微細配線
の切断加工および微細配線の形成が行なえる反面、加速
されたイオンが下地物質を直撃するためそれによる損傷
を回避することができず、また電荷の影響やイオン種そ
のものが残留するという問題点が残る。これは、半導体
装置の能動領域(例えばバイボーラトランジスタのエミ
ッタ領域)の真上あるいは極く近い領域では致命的な問
題である。
In the first prior art, although fine drilling, fine wiring cutting, and fine wiring can be performed, accelerated ions directly hit a base material, so that damage due to the hit cannot be avoided. In addition, there remains a problem that the influence of the charge and the ionic species remain. This is a fatal problem in a region directly above or very close to an active region (for example, an emitter region of a bipolar transistor) of a semiconductor device.

この様な集束イオンビームによる加工・配線形成の欠
点を解消する技術として第2および第3の従来技術があ
る。これはエッチングガス雰囲気に置かれた被加工材に
レーザなどの光でエッチングするものである。また、第
4の従来技術は反応ガス雰囲気中に置かれた基体上にレ
ーザなどの光を照射することにより反応ガスを分解し導
電膜を形成するものである。しかし、これらの従来技術
は加工あるいは膜形成の微細化を図る上での考慮、およ
び光を反応室内に導入するための窓も同様に加工された
り、窓表面に膜が形成されたりするのを防止するための
配慮がされておらず、高密度化の進む半導体装置に対応
するために極く微細な加工や配線形成を継続的に同じ条
件で実施することができないという問題があった。
There are second and third conventional techniques as techniques for solving the drawbacks of processing and wiring formation using such a focused ion beam. In this method, a workpiece placed in an etching gas atmosphere is etched by light such as a laser. In the fourth prior art, a substrate placed in a reaction gas atmosphere is irradiated with light such as a laser to decompose the reaction gas to form a conductive film. However, these prior arts take into account processing or miniaturization of film formation, and also consider that windows for introducing light into the reaction chamber are processed in the same manner or that films are formed on window surfaces. There has been a problem that no attention has been paid to prevent such a problem, and extremely fine processing and wiring formation cannot be continuously performed under the same conditions in order to cope with a semiconductor device with a higher density.

本発明の目的は、被処理基板である例えば半導体装置
の保護膜や層間絶縁膜への穴あけ加工や配線の切断等の
エッチング加工、および任意の配線を付加するCVD成膜
加工を施す際、半導体装置の性能を損なうような影響を
与えることなく、しかもレーザ光を集光する対物レンズ
を被処理基板に接近させて処理室内に設置することによ
って可能にした微細なエッチング加工やCVD成膜加工
を、同一条件で継続的に行えるようにしたレーザ処理方
法およびその装置を提供することになる。
An object of the present invention is to perform etching processing such as drilling or cutting of wiring on a protective film or an interlayer insulating film of a semiconductor device which is a processing target substrate, and CVD film forming processing for adding an arbitrary wiring, Fine etching processing and CVD film forming processing made possible by placing the objective lens that focuses laser light close to the substrate to be processed and installing it in the processing chamber without affecting the performance of the equipment. The present invention provides a laser processing method and a laser processing apparatus which can be continuously performed under the same conditions.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するために、本発明のレーザ処理方法
においては、真空中で高NA対物レンズにより微細なスポ
ットに集光しながらレーザ光を照射するとともに被加工
物である半導体装置を冷却しながら、処理を必要とする
所望の位置近傍のみを反応ガスにさらす、あるいは加工
ガスを吸着させて半導体装置上のレーザが集光照射され
ている部分のみでレーザ光によって誘起された反応によ
り処理を行うものである。
In order to achieve the above object, in the laser processing method of the present invention, a laser beam is irradiated while condensing on a fine spot by a high NA objective lens in a vacuum, while cooling a semiconductor device which is a workpiece. Exposing only the vicinity of a desired position requiring processing to a reaction gas, or adsorbing a processing gas to perform processing by a reaction induced by a laser beam only in a portion of a semiconductor device where a laser is focused and irradiated. Things.

また、本発明のレーザ処理装置はレーザ発振器と、発
振されたレーザ光を微細なスポットに集光するための対
物レンズと、レーザ透過窓を備えた反応室と、載置した
試料(半導体装置)を冷却する手段を有するステージ
と、反応室内を高真空に排気するための真空ポンプと反
応ガスを納めたボンベと、反応室内に反応ガスを供給す
るノズルから構成され、発振されたレーザ光を反応室内
に設置した対物レンズにより試料表面に微細なスポット
に集光しながら照射するとともに、ノズルから反応ガス
を冷却された試料表面に供給しつつ、反応ガスに処理が
必要な部分のみをさらす、あるいは試料表面に反応ガス
を吸着させ、常に反応室内を排気することにより対物レ
ンズおよびレーザ光透過窓が反応ガスにさらされない状
態で、レーザ光が集光照射されている部分のみでレーザ
光により誘起された反応により処理が行える様に構成さ
れたものである。
Further, the laser processing apparatus of the present invention includes a laser oscillator, an objective lens for condensing the oscillated laser light on a fine spot, a reaction chamber having a laser transmission window, and a mounted sample (semiconductor device). A stage having a means for cooling the reactor, a vacuum pump for evacuating the reaction chamber to a high vacuum, a cylinder containing the reaction gas, and a nozzle for supplying the reaction gas into the reaction chamber. The objective lens installed in the room irradiates the sample surface while condensing it on a fine spot on the sample surface, and also supplies the reaction gas from the nozzle to the cooled sample surface while exposing only the parts that require processing to the reaction gas, or The reaction gas is adsorbed on the sample surface, and the reaction chamber is constantly evacuated to collect the laser beam without exposing the objective lens and the laser beam transmission window to the reaction gas. Only portions that are Isa in are those processed by the induced response was constructed as done by a laser beam.

〔作用〕[Action]

本発明では高NAの対物レンズを処理室内に設置するの
で、レーザ光を微細に集光することができ、また光路中
に設けた矩形開口を試料面に投影する光学系を使用する
ことにより、任意の大きさの矩形部分を処理することが
できる。
In the present invention, since the high NA objective lens is installed in the processing chamber, laser light can be finely focused, and by using an optical system that projects a rectangular aperture provided in the optical path onto the sample surface, Any size rectangular part can be processed.

また、試料を冷却した状態で反応ガス(エッチングあ
るいはCVD材料ガス)を流してガス分子を試料表面に吸
着させ、試料表面以外では反応が生じないガス圧となっ
た時点でレーザを照射するので、試料表面以外では反応
が起こらず、対物レンズ表面やレーザ光導入窓表面をエ
ッチしたり、膜が形成されてその機能を低下させること
はない。
In addition, a reaction gas (etching or CVD material gas) is flowed while the sample is cooled, gas molecules are adsorbed on the sample surface, and the laser is irradiated when the gas pressure is such that no reaction occurs on the surface other than the sample surface. No reaction occurs on the surface other than the sample surface, and the surface of the objective lens and the surface of the laser beam introduction window are not etched or the film is formed, and the function is not deteriorated.

また、複数のガスを切換えながら流すか、あるいは複
数のノズルを設けて順次、エッチングガスとCVD材料ガ
スを流しながら処理することにより、半導体装置表面の
絶縁膜への窓あけ、配線の切断、配線間の接続を1台の
装置で行うことができ、しかも光反応を利用した処理で
あるため、半導体装置へのダメージを防止することがで
きる。
In addition, by switching a plurality of gases while switching, or by providing a plurality of nozzles and sequentially processing while flowing an etching gas and a CVD material gas, a window is formed in an insulating film on a semiconductor device surface, a wiring is cut, and a wiring is cut. The connection between them can be performed by one device, and furthermore, since the process utilizes photoreaction, damage to the semiconductor device can be prevented.

ここでノズル15はエッチングガスのON・OFFが急激に
行える様に、例えば第2図に示す様に、ノズル15の先端
のニードル30を前後することにより開閉できる構成にな
っている。このニードル30の駆動には磁石あるいはピエ
ゾ素子等を使用することができる。
Here, the nozzle 15 can be opened and closed by moving the needle 30 at the tip of the nozzle 15 back and forth so that the etching gas can be rapidly turned on and off, for example, as shown in FIG. For driving the needle 30, a magnet or a piezo element can be used.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図に従い説明する。第1図は本発明の
一実施例であるレーザ処理装置の全体構成を示してい
る。Arレーザ発振器1から発振したレー光2は第二高調
波発生器3により第2高調派4に変換され、タイクロイ
ックミラー5で試料に垂直方向に曲げられ透過ウインド
6を透過した後、チャンバ7内に設置された対物レンズ
8で集光され載物台9上の試料である半導体装置10に照
射される。チャンバ7内は排気管11aを通して真空ポン
プ11により排気される。これら排気管11a及び真空ポン
プ11は排気手段を構成する。一方、処理を行うガスはガ
スボンベ12から配管13,ガス圧を一定に保つためのガス
・チャンバ14,吹付部であるノズル15により試料10表面
に供給され、排気手段の真空ポンプ11で排気された後は
排ガス処理装置16により無害化されてから排出される。
これらガス・チャンバ14及びノズル15が吹付供給部であ
る。また試料10の位置合せ、観察は照明光源17接眼レン
ズ18,あるいは撮像レンズ19,TVカメラ20,モニタ21によ
り行う。なおここで載物台9には冷媒を循環し冷却する
ための熱交換器22が設けられており冷凍機23により、冷
凍の圧縮・冷凍を行える構成になっている。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the overall configuration of a laser processing apparatus according to one embodiment of the present invention. A laser beam 2 oscillated from an Ar laser oscillator 1 is converted into a second harmonic 4 by a second harmonic generator 3, bent by a tiechroic mirror 5 in a direction perpendicular to the sample, and transmitted through a transmission window 6. The light is condensed by an objective lens 8 installed therein and is irradiated on a semiconductor device 10 which is a sample on a stage 9. The inside of the chamber 7 is evacuated by a vacuum pump 11 through an exhaust pipe 11a. The exhaust pipe 11a and the vacuum pump 11 constitute an exhaust unit. On the other hand, the gas to be processed was supplied to the surface of the sample 10 from a gas cylinder 12 by a pipe 13, a gas chamber 14 for maintaining a constant gas pressure, and a nozzle 15 as a spraying unit, and was exhausted by a vacuum pump 11 of an exhaust means. Thereafter, the gas is detoxified by the exhaust gas treatment device 16 and then discharged.
The gas chamber 14 and the nozzle 15 are a spray supply unit. The alignment and observation of the sample 10 are performed by the illumination light source 17, the eyepiece 18, the imaging lens 19, the TV camera 20, and the monitor 21. Here, the mounting table 9 is provided with a heat exchanger 22 for circulating and cooling the refrigerant, and the refrigerator 23 is configured to be able to compress and freeze the refrigeration.

以上に述べた構成の装置を用いて本発明の一実施例で
あるエッチング方法について説明する。第1図に示した
様に載物台9上に試料10を載置した状態でチャンバ7内
は排気手段の真空ポンプ11例えばターボ分子ポンプ(こ
こでは二次側を排気するための油回転ポンプは図示して
いない)により、1×10-6Torr以下の真空度に保たれ
る。また試料10は載物台9内に設けた冷却手段である熱
交換機22により、冷媒として液体チッ素を用い約−100
℃以下に冷却されている。この状態で、第3図に示す様
に吹付部であるノズル15からエッチングガス例えば、塩
素ガスを一定時間だけ試料10に吹付ける。この時、試料
10近傍のエッチングガス圧は急激に上昇し、吹付部にあ
るノズル15を閉じることにより、急激に下降する。この
時試料10表面は、−100℃以下に冷却されているため、
エッチングガスの吸着層が形成されている反面、対物レ
ンズ8やウインド6の表面は室温に保たれているため吸
着層はできても即、除去されてしまう。エッチングガス
圧が、レーザ光4により活性化してエッチングを引き起
こす圧力以下になったときに、試料10上にレーザ光4が
照射される。このレーザ光4により吸着層を形成してい
るエッチングガスは活性化し、試料10表面の物質と反応
し、気化性の反応生成物を生じ、結果的にエッチングが
進行する。当然、吹付部であるノズル15からのエッチン
グガスが供給される前に、レーザ光4は停止する。これ
ら一連の動作により、試料10表面のレーザ光4が照射さ
れた部分のみ、吸着層の厚さに応じた量だけエッチング
が進行する。即ちノズル15から吹き出すエッチングガス
の圧力、(濃度)、試料10の温度、レーザ光4の照射時
間を一定に保つことにより、第3図に示した1動作での
エッチ量は一定となり、エッチ量の設定が容易かつ正確
に行える。一方、対物レンズ8、レーザ透過窓6はエッ
チングが進行せず、ダメージを受けたり、レーザ光の透
過率が低下することもない。また、対物レンズ8はチャ
ンバ7内に設置されており、作動距離が短かく、かつNA
の大きなものを選択することができるので、微細な加工
を行うことができる。
An etching method according to an embodiment of the present invention will be described using the apparatus having the above-described configuration. With the sample 10 placed on the stage 9 as shown in FIG. 1, the inside of the chamber 7 is evacuated by a vacuum pump 11 such as a turbo molecular pump (here, an oil rotary pump for exhausting the secondary side). (Not shown) to maintain a vacuum degree of 1 × 10 −6 Torr or less. The sample 10 was cooled by a heat exchanger 22 as cooling means provided in the mounting table 9 using liquid nitrogen as a refrigerant for about −100.
It has been cooled to below ℃. In this state, as shown in FIG. 3, an etching gas, for example, a chlorine gas is sprayed onto the sample 10 from the nozzle 15 as a spraying unit for a predetermined time. At this time, the sample
The etching gas pressure in the vicinity of 10 rises sharply, and falls sharply by closing the nozzle 15 in the spraying part. At this time, since the surface of the sample 10 is cooled to -100 ° C or less,
While the adsorption layer of the etching gas is formed, the surfaces of the objective lens 8 and the window 6 are kept at room temperature, so that even if the adsorption layer is formed, it is immediately removed. When the etching gas pressure becomes equal to or lower than a pressure that is activated by the laser beam 4 and causes etching, the sample 10 is irradiated with the laser beam 4. The etching gas that forms the adsorption layer is activated by the laser light 4 and reacts with the substance on the surface of the sample 10 to generate a vaporized reaction product. As a result, the etching proceeds. Naturally, the laser beam 4 stops before the etching gas is supplied from the nozzle 15 which is the spraying unit. By these series of operations, the etching proceeds only in the portion of the surface of the sample 10 irradiated with the laser beam 4 by an amount corresponding to the thickness of the adsorption layer. That is, by keeping constant the pressure and (concentration) of the etching gas blown out from the nozzle 15, the temperature of the sample 10, and the irradiation time of the laser beam 4, the etching amount in one operation shown in FIG. Can be set easily and accurately. On the other hand, the etching of the objective lens 8 and the laser transmission window 6 does not proceed, and the objective lens 8 and the laser transmission window 6 are not damaged and the transmittance of the laser beam is not reduced. Further, the objective lens 8 is installed in the chamber 7 and has a short working distance and a high NA.
Can be selected, so that fine processing can be performed.

次に、本発明の別な実施例である処理方法について第
1図を使用して説明する。本実施例では処理を行うガス
としてCVDガスを用い、第3図に示す様にノズル15から
一定時間の試料10に吹きつける。CVDガスとしては、例
えばアルキル金属、あるいはカルボニル金属との蒸気が
選択される。この時、試料10の近傍のCVDガス圧は急激
に上昇し、ノズル15を閉じることにより急激に下降す
る。この時、試料表面は−100℃以下に冷却されている
ため、CVDガスの吸着層が形成されている反面、対物レ
ンズ8やウインド6の表面は室温に保たれているため、
吸着層はできても即、除去されてしまう。CVDガス圧
が、レーザ光4により分解し金属を析出する圧力以下に
なった時に試料10上にレーザ光4が照射される。このレ
ーザ光4により吸着層を形成しているCVDガスを分解
し、試料10上に金属を析出する。反応が終了した時点で
レーザ光4を停止する。この1動作により、形成される
膜厚は吸着層の厚さで決まり、ノズル15から吹き出すCV
Dガス圧(濃度)、試料10の温度、レーザ光4の照射時
間を一定に保つことにより、1動作で形成される膜厚を
一定にすることができ、金属膜厚の設定が容易に、かつ
正確に行うことができる。さらにレーザ光4を照射する
位置を移動することにより、任意の配線を形成すること
ができる。一方、対物レンズ8およびウインド6の表面
には、金属が析出することがないから、レーザの透過率
が低下することはない。また対物レンズ8はチャンバ7
内に設置されており、作動距離が短く、かつNAの大きな
ものを選択することができるので、微細な配線を形成す
ることができる。
Next, a processing method according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a CVD gas is used as a processing gas, and is sprayed from the nozzle 15 onto the sample 10 for a predetermined time as shown in FIG. As the CVD gas, for example, a vapor with an alkyl metal or a carbonyl metal is selected. At this time, the CVD gas pressure in the vicinity of the sample 10 rises sharply, and falls sharply by closing the nozzle 15. At this time, since the sample surface is cooled to -100 ° C. or lower, the adsorption layer of the CVD gas is formed, but the surfaces of the objective lens 8 and the window 6 are kept at room temperature.
The adsorbent layer is removed as soon as it is formed. The laser beam 4 is irradiated onto the sample 10 when the CVD gas pressure becomes equal to or lower than the pressure at which the laser beam 4 decomposes and deposits metal. The laser beam 4 decomposes the CVD gas forming the adsorption layer, and deposits a metal on the sample 10. When the reaction is completed, the laser beam 4 is stopped. By this one operation, the film thickness to be formed is determined by the thickness of the adsorption layer, and the CV blown out from the nozzle 15
By keeping the D gas pressure (concentration), the temperature of the sample 10 and the irradiation time of the laser beam 4 constant, the film thickness formed in one operation can be made constant, and the metal film thickness can be easily set. And can be performed accurately. Further, by moving the position where the laser beam 4 is irradiated, an arbitrary wiring can be formed. On the other hand, no metal is deposited on the surfaces of the objective lens 8 and the window 6, so that the laser transmittance does not decrease. The objective lens 8 is provided in the chamber 7
It is possible to select one having a short working distance and a large NA, so that fine wiring can be formed.

次に別な実施例である処理装置について、第4図を用
いて説明する。Arレーザ発振器41から発振したレーザ光
42は第2高調波発生器43により第2高調波44に変換さ
れ、ミラー45,ダイクロイックミラー46を経て、矩形ス
リット47により任意の矩形に成形され、ハーフミラー4
8,49,ウインド50を経てチャンバ7内に設置された対物
レンズ51により試料10上に矩形スリット47の投影像とし
て投影・照射される。チャンバ7内は排気管11aを通し
て真空ポンプ11で排気される。一方処理ガスはガスボン
ベ12から配管13ガスを一定に保つためのガスチャンバ1
4,ノズル15により試料10表面に供給され、真空ポンプ11
で排気された後は排ガス処理装置16により無害化されて
から排出される。また試料10の位置合せ、観察は照明光
源17,接眼レンズ18,あるいは撮像レンズ19,TVカメラ20,
モニタ21により行う。また矩形スリット47の位置合わせ
のための光源51を備えている。また、載物台9には冷媒
を循還し冷却するための熱交換器22が設けられており、
冷凍機23により、冷媒の圧縮・冷凍を行える構成になっ
ている。この装置を用いたエッチング方法について述べ
る。第4図に示した載物台9上に試料10を載置した状態
でチャンバ7内は真空ポンプ11により、例えば1×10-6
Torr以下の真空度に保たれる。また試料10は載物台9内
に設けた熱交換器22により、冷媒として液体チッ素を用
い、約−100℃以下に冷却されている。この状態でノズ
ル15からエッチングガス、例えば塩素ガスを一定時間だ
け試料10上に吹きつける。この時、試料10近傍のエッチ
ングガス圧は急激に上昇し、ノズル15を閉じることによ
り、急激に下降する。この時、試料10表面は−100℃以
下に冷却されているため、エッチングガスの吸着層が形
成されている反面、対物レンズ8やウインド6表面は室
温に保たれているため、吸着層はできても即、除去され
てしまう。
Next, a processing apparatus according to another embodiment will be described with reference to FIG. Laser light oscillated from Ar laser oscillator 41
42 is converted into a second harmonic 44 by a second harmonic generator 43, passes through a mirror 45 and a dichroic mirror 46, is shaped into an arbitrary rectangle by a rectangular slit 47,
The sample is projected and irradiated as a projection image of the rectangular slit 47 on the sample 10 by the objective lens 51 installed in the chamber 7 via the window 49 and the window 50. The inside of the chamber 7 is evacuated by a vacuum pump 11 through an exhaust pipe 11a. On the other hand, the processing gas flows from the gas cylinder 12 to the pipe 13
4.Supplied to the surface of sample 10 by nozzle 15, vacuum pump 11
After being evacuated, the gas is rendered harmless by the exhaust gas treatment device 16 and then discharged. In addition, alignment and observation of the sample 10 are performed by the illumination light source 17, the eyepiece 18, or the imaging lens 19, the TV camera 20,
This is performed by the monitor 21. Further, a light source 51 for positioning the rectangular slit 47 is provided. Further, a heat exchanger 22 for circulating and cooling the refrigerant is provided on the mounting table 9,
The refrigerator 23 compresses and freezes the refrigerant. An etching method using this apparatus will be described. The chamber 7 by the vacuum pump 11 in a state of mounting the sample 10 on the workpiece stage 9 shown in FIG. 4, for example, 1 × 10 -6
The degree of vacuum is kept below Torr. The sample 10 is cooled to about −100 ° C. or less by using a liquid nitrogen as a refrigerant by a heat exchanger 22 provided in the stage 9. In this state, an etching gas, for example, a chlorine gas is blown onto the sample 10 from the nozzle 15 for a predetermined time. At this time, the etching gas pressure near the sample 10 rises sharply, and falls sharply by closing the nozzle 15. At this time, since the surface of the sample 10 is cooled to −100 ° C. or less, an adsorption layer for the etching gas is formed, but the surface of the objective lens 8 and the window 6 is kept at room temperature, so that the adsorption layer is formed. However, it is immediately removed.

あらかじめ参照光源50の光を矩形スリット47で矩形に
成形し、その投影像を試料10上に投影しつつ、接眼レン
ズ18あるいはモニタ21で観察しながら、加工すべき位置
と大きさを合わせておく。しかる後に、レーザ光44を照
射することにより、レーザ光44は参照光による矩形スリ
ット47の投影像と同一位置、大きさで投影・照射され、
このレーザ光が照射された位置でのみ、吸着層を形成し
ているエッチングガスが活性化し、試料10の表面の物質
と反応し、気化性の反応生成物を生じることにより、エ
ッチングが進行する。吸着層によるエッチングが終了
し、次のエッチングガス導入が開始される前に、レーザ
光44は停止する。これら一連の動作により、一定量のエ
ッチングが進行し、エッチ量の設定が容易かつ正確であ
ることは前の実施例で述べた通りである。また高NAの対
物レンズを選択できることから微細寸法の加工が行なえ
ることも同じである。さらには、レーザ行44の中央部分
のみを使用することから、照射領域はほぼ一定のパワー
密度が得られ、照射領域内部のエッチレートは均一にな
る効果もある。また、本実施例ではエッチングについて
説明したが、エッチングガスの代りにアルキル金属、金
属カルボニルの蒸気等を用いることにより、金属膜のパ
ターンを形成できることは、前の実施例と同じである。
The light from the reference light source 50 is previously formed into a rectangle by the rectangular slit 47, and the projected image is projected onto the sample 10 and the position to be processed and the size are adjusted while observing with the eyepiece 18 or the monitor 21. . Thereafter, by irradiating the laser light 44, the laser light 44 is projected and irradiated at the same position and size as the projected image of the rectangular slit 47 by the reference light,
Only at the position where the laser light is irradiated, the etching gas forming the adsorption layer is activated, reacts with the substance on the surface of the sample 10, and generates a volatile reaction product, whereby the etching proceeds. The laser beam 44 is stopped before the etching by the adsorption layer is completed and before the introduction of the next etching gas is started. As described in the previous embodiment, a certain amount of etching proceeds by these series of operations, and the setting of the etching amount is easy and accurate. In addition, since a high NA objective lens can be selected, the processing of fine dimensions can be performed in the same manner. Further, since only the central portion of the laser row 44 is used, a substantially constant power density can be obtained in the irradiation area, and there is also an effect that the etch rate inside the irradiation area becomes uniform. In this embodiment, the etching has been described. However, it is the same as the previous embodiment that a metal film pattern can be formed by using an alkyl metal, metal carbonyl vapor or the like instead of an etching gas.

ここで第1図、および第4図に示した装置において
は、処理用のガスとして、エッチングガスあるいはCVD
ガスの一方を使用した場合について述べて来たが、ガス
ボンベ、配管、ガスチャンバを複数個ずつ備え、複数種
類のガスを同時に、あるいは交互に使用することによ
り、反応範囲はさらに広がる。適用例の一つとして、三
種類のガスを使用した処理方法について第5図により説
明する。第5図(a)は半導体装置の断面を示してい
る。即ち、Si基板60上にSiO2膜61を介して一層目Al配線
62,層間絶縁膜(SiO2)63,二層目Al配線64,保護膜(SiO
2)65からなっている。この半導体装置を第1図、ある
いは第4図に示した装置に載置し、まずフッソ系のエッ
チグガス、例えばCF4,BF4をノズル15が吹出されて冷却
半導体装置上に吸着層を形成し、配線接続を要する部分
に紫外レーザ光70を照射し、吸着しているエッチングガ
スでエッチングを進行させる。この動作を繰返えすこと
により、第5図(b)に示す様に、窓部66,67およに配
線切断のための穴部68を形成する。次に、塩素系のエッ
チングガス、例えばCOl4,Cl4などに切換え、SiO2膜63,6
5に穴66,67,68を形成したのと同じ要領で、切断を要す
る部分にのみ紫外レーザ光70を照射し、第5図(c)に
示す様にAl配線の一部分69を切断する。次に、第5図
(d)に示す様に金属カルボニル、アルキル金属の蒸気
等CVDガスに切換え、窓部66,67を順次、紫外レーザ70を
照射して金属を埋め込む。その後、窓部66と窓部67の間
を順次移動をレーザ光70の照射を繰返すことにより第5
図(e)に示す様に、ジャンパ線71が形成でき、修正が
完了する。
Here, in the apparatus shown in FIGS. 1 and 4, an etching gas or a CVD gas is used as a processing gas.
Although the case where one of the gases is used has been described, the reaction range is further expanded by providing a plurality of gas cylinders, pipes, and gas chambers and using a plurality of types of gases simultaneously or alternately. As one of application examples, a processing method using three kinds of gases will be described with reference to FIG. FIG. 5A shows a cross section of the semiconductor device. That is, the first layer Al wiring on the Si substrate 60 via the SiO 2 film 61
62, interlayer insulating film (SiO 2 ) 63, second layer Al wiring 64, protective film (SiO 2 )
2 ) Consists of 65. This semiconductor device is mounted on the device shown in FIG. 1 or FIG. 4, and first, a fluorine-based etching gas, for example, CF 4 or BF 4 is blown out from the nozzle 15 to form an adsorption layer on the cooled semiconductor device. Then, a portion requiring wiring connection is irradiated with ultraviolet laser light 70, and the etching proceeds with the etching gas adsorbed. By repeating this operation, windows 66 and 67 and a hole 68 for cutting the wiring are formed as shown in FIG. 5 (b). Next, a chlorine-based etching gas, for example COL 4, Cl 4 switched to such, SiO 2 film 63,6
In the same manner as the holes 66, 67 and 68 are formed in 5, only the portions that need to be cut are irradiated with ultraviolet laser light 70, and a portion 69 of the Al wiring is cut as shown in FIG. 5 (c). Next, as shown in FIG. 5D, the gas is switched to a CVD gas such as metal carbonyl or alkyl metal vapor, and the windows 66 and 67 are sequentially irradiated with an ultraviolet laser 70 to bury the metal. Thereafter, the laser beam 70 is repeatedly irradiated and sequentially moved between the window portion 66 and the window portion 67 for the fifth time.
As shown in FIG. 7E, the jumper line 71 can be formed, and the correction is completed.

ここで今のプロセスを第6図により説明する。第6図
は第5図に示した断面を含む領域を上から見た図で、層
間絶縁膜63,保護膜65は透明であるので図示していな
い。第6図(a)は修正前の状態を示している。最近の
LSIの微細化に伴いAl配線62,64のピッチを小さくなり、
配線幅0.8μm,スペース0.8μm(いわゆる0.8μmプロ
セス)が採用され、0.5μmプロセスの開発も始まって
いる。0.5μmプロセスの場合、接続用の穴66,67および
切断部69の大きさとして、1μm以下(周囲に他の配線
がない場合には、この限りではない)にする必要があ
る。即ち第1図に示す装置ではスポット径1μm以下
に、第4図に示す装置ではスリット47の投影像を1μm
以下に集光する必要がある。そのためには、焦点距離
(あるいは作動距離)が小さく、開口数(NA)の大きな
対物レンズをチャンバ7の内部、試料10のすぐ上に設置
する。作動距離として、0.5mm以下の対物レンズの採用
が可能で、開口数NAが0.6〜0.9であるから1μm程度の
スポット径を得ることは容易である。これにより、接続
用の穴66,67を形成する場合には隣接する配線を露出さ
せることがなく、不必要な短絡を生じることがない。ま
た、切断部69についても隣接する配線を切断することも
ない。同様にジャンパ線71についても微細化が可能であ
り、配線密度の高い修正が可能である。
Here, the current process will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a top view of a region including the cross section shown in FIG. 5, and is not shown because the interlayer insulating film 63 and the protective film 65 are transparent. FIG. 6A shows a state before correction. Recent
With the miniaturization of LSI, the pitch of Al wiring 62, 64 became smaller,
A wiring width of 0.8 μm and a space of 0.8 μm (so-called 0.8 μm process) have been adopted, and development of a 0.5 μm process has begun. In the case of the 0.5 μm process, the size of the connection holes 66 and 67 and the cut portion 69 needs to be 1 μm or less (this is not the case when there is no other wiring around). That is, in the apparatus shown in FIG. 1, the spot diameter is 1 μm or less, and in the apparatus shown in FIG.
It is necessary to collect light below. For this purpose, an objective lens having a small focal length (or working distance) and a large numerical aperture (NA) is placed inside the chamber 7 just above the sample 10. It is possible to employ an objective lens having a working distance of 0.5 mm or less, and since the numerical aperture NA is 0.6 to 0.9, it is easy to obtain a spot diameter of about 1 μm. Accordingly, when the connection holes 66 and 67 are formed, the adjacent wiring is not exposed, and unnecessary short circuit does not occur. Further, the cutting section 69 does not cut adjacent wiring. Similarly, the jumper wire 71 can be miniaturized, and correction with a high wiring density can be performed.

この様に、対物レンズやウインドの表面はエッチング
されたり金属膜が形成されたりすることなく、常に一定
のレーザ光透過率を保ち、微細なエッチング、成膜が一
台の装置でできる。
As described above, the surface of the objective lens and the window are not etched or a metal film is formed, and a constant laser beam transmittance is always maintained, so that fine etching and film formation can be performed by one apparatus.

しかも以上の処理は全てレーザを光源とした光反応で
行うため、半導体装置にダメージを与えることなく、半
導体装置の特性評価、不良箇所の特定あるいは補修がで
きる。
Moreover, since all of the above processes are performed by a light reaction using a laser as a light source, it is possible to evaluate the characteristics of the semiconductor device and specify or repair a defective portion without damaging the semiconductor device.

次に別な実施例について、第7図について説明する。
第1図あるいは第4図に示した装置により、基板75上に
トリ・イソ・ブチル・アルミニウム蒸気の吸着層76を形
成し、成膜すべき部分に紫外線レー光77を照射し、アル
ミパターン78を形成する。次いで、トリ・メチル・ガリ
ウムの吸着層79を形成し、成膜すべき部分に紫外レーザ
光77を照射し、アルミとガリウムの積層パターン80を形
成する。さらにアルシンガスの吸着層81を形成し、成膜
すべき部分に紫外レーザ光77を照射し、アルミとガリウ
ムとヒ素の積層パターン82を形成する。この手順によ
り、それぞれ1〜数原子層の膜厚を持つ積層薄膜パター
ン82が直接形成できる。さらには基板75上のこの積層パ
ターン82を加熱処理を加えることにより、Ga−Al−Asの
薄膜パターン83が形成できる。この薄膜パターン83の膜
厚は第7図(a)〜(f)までを繰返すことにより、容
易かつ正確に制御可能である。
Next, another embodiment will be described with reference to FIG.
1 or 4, an adsorbing layer 76 of tri-iso-butyl-aluminum vapor is formed on a substrate 75, and a portion where a film is to be formed is irradiated with ultraviolet ray 77 to form an aluminum pattern 78. To form Next, a tri-methyl-gallium adsorption layer 79 is formed, and a portion where a film is to be formed is irradiated with ultraviolet laser light 77 to form a laminated pattern 80 of aluminum and gallium. Further, an arsine gas adsorption layer 81 is formed, and a portion where a film is to be formed is irradiated with ultraviolet laser light 77 to form a laminated pattern 82 of aluminum, gallium, and arsenic. By this procedure, a laminated thin film pattern 82 having a thickness of one to several atomic layers can be directly formed. Further, by applying a heat treatment to the laminated pattern 82 on the substrate 75, a Ga-Al-As thin film pattern 83 can be formed. The thickness of the thin film pattern 83 can be easily and accurately controlled by repeating FIGS. 7 (a) to 7 (f).

また第8図に示す様に、基板85上に予めガスチャンバ
内で、トリイソブチルアルミニウム、トリメチル・ガリ
ウム、アルシンの混合比を変えることにより、上記三種
類の混合吸着層86が形成できる。そこに紫外レーザ87を
部分的に照射することにより、Ga−Al−Asの超薄膜パタ
ーン89が直接形成できる。この膜厚は吸着−レーザ照射
の繰返しにより容易かつ正確に制御できる。
Also, as shown in FIG. 8, the three kinds of mixed adsorption layers 86 can be formed on the substrate 85 by changing the mixing ratio of triisobutylaluminum, trimethylgallium, and arsine in a gas chamber in advance. By partially irradiating the ultraviolet laser 87 there, an ultra-thin Ga-Al-As thin film pattern 89 can be directly formed. This film thickness can be easily and accurately controlled by repeating the adsorption-laser irradiation.

以上述べて来た本発明装置においては、試料10を冷却
する手段として液体チッ素を使用しているが、他の液化
ガスあるいはペルチュ効果による冷却部の設置により同
様の効果を得ることができることは明らかである。
In the apparatus of the present invention described above, liquid nitrogen is used as a means for cooling the sample 10, but the same effect can be obtained by installing a cooling unit by another liquefied gas or the Peltu effect. it is obvious.

また、レーザ源としてArレーザの第2高調波で説明し
て来たが、紫外光源、例えばエキシマレーザ、YAGレー
ザあるいはガラスレーザの第三および第四高調波を使用
することができる。
Although the description has been given of the second harmonic of the Ar laser as the laser source, an ultraviolet light source such as an excimer laser, a YAG laser or the third and fourth harmonics of a glass laser can be used.

また本実施例では、処理用ガスをノズルからパルス的
に吐出させ、対物レンズあるいはレーザ光透過ウインド
部でのガス圧が十分低下してからレーザ光を照射して来
たが、ノズルからの吐出量および真空ポンプの排気速度
の調整により、試料表面においてはエッチングあるいは
CVD反応が進行する一方、対物レンズあるいはウインド
部ではエッチングあるいはCVD反応が進行しない程度の
ガス圧に保つことができれば、ノズルから常に一定量の
ガスを吐出させつつ、レーザ光を照射させることもでき
る。この場合でも、チャンバ内に設置した対物レンズや
レーザ光透過用ウインドがエッチングによりダメージを
受けたり、成膜によりレーザ光透過率の変化がなく、常
に一定の条件で微細なパターン形成が行える。
Further, in this embodiment, the processing gas is discharged from the nozzle in a pulsed manner, and the laser light is irradiated after the gas pressure in the objective lens or the laser light transmission window is sufficiently reduced. By adjusting the volume and the pumping speed of the vacuum pump, etching or
If the gas pressure can be maintained at such a level that the etching or CVD reaction does not proceed in the objective lens or window while the CVD reaction proceeds, the laser beam can be irradiated while constantly discharging a fixed amount of gas from the nozzle. . Even in this case, the objective lens and the window for transmitting laser light installed in the chamber are not damaged by etching, and the laser light transmittance does not change due to film formation, and a fine pattern can always be formed under constant conditions.

また第4図において、矩形スリット47の代りにフォト
マスクを設置することにより、複雑なパターンを一度に
形成することができる。
In FIG. 4, a complicated pattern can be formed at once by installing a photomask instead of the rectangular slit 47.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、被処理基板を冷却しながら処理を必
要とする部分に反応性ガスをさらす、あるいは吸着させ
てから、レーザ光による反応を誘起させるので、対物レ
ンズを処理室内に設置しても、該対物レンズやレーザ光
導入窓にダメージを与えたり、透過率を低下させること
なく、常に一定の条件でエッチング加工やCVD成膜加工
の処理を行うことができ、その結果処理室内に設置され
た対物レンズによって常にレーザ光を微細なスポットに
集光して微細なパターン形成が可能となる効果を奏す
る。また本発明によれば、処理室内に被処理基板に近接
して対物レンズを設置しても、常に一定の条件でエッチ
ング加工やCVD成膜加工の処理を行うことができるの
で、対物レンズとして高NAの対物レンズを使用すること
を可能にして、1μm程度以下のスポット投影像を得る
ことができ、その結果微細なパターン形成が可能となる
効果を奏する。
According to the present invention, a reactive gas is exposed or adsorbed to a portion requiring processing while cooling a substrate to be processed, and then a reaction by a laser beam is induced. Therefore, an objective lens is installed in a processing chamber. Also, it is possible to always perform etching and CVD film formation processing under constant conditions without damaging the objective lens or the laser light introduction window or reducing the transmittance, and as a result, it is installed in the processing chamber. The effect that the laser beam is always focused on a fine spot by the objective lens thus formed and a fine pattern can be formed is exhibited. Further, according to the present invention, even if an objective lens is installed in the processing chamber in close proximity to the substrate to be processed, etching and CVD film forming processes can be always performed under constant conditions. By using an NA objective lens, it is possible to obtain a spot projected image of about 1 μm or less, and as a result, it is possible to form a fine pattern.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例のレーザ処理装置の構成図、
第2図はノズル先端の拡大図、第3図はノズルとレーザ
光のON,OFFおよびガス圧の関係を示す図、第4図は本発
明の他の実施例のレーザ処理装置の構成図、第5図及び
第6図は各々本発明のレーザ処理方法を半導体装置の配
線修正に適用した場合の説明図、第7図及び第8図は各
々多元素系の合金膜を形成する場合の説明図である。 1……レーザ発振器、6……ウィンド、7……チャン
バ、8……対物レンズ、9……載物台、15……ノズル、
47……矩形スリット、65……保護膜、71……ジャンパ
線、82……積層膜、83……合金膜。
FIG. 1 is a configuration diagram of a laser processing apparatus according to one embodiment of the present invention,
FIG. 2 is an enlarged view of the tip of the nozzle, FIG. 3 is a view showing the relationship between the nozzle and the ON / OFF of the laser beam and the gas pressure, FIG. FIG. 5 and FIG. 6 are explanatory diagrams when the laser processing method of the present invention is applied to wiring correction of a semiconductor device, and FIG. 7 and FIG. 8 are each a description when a multi-element alloy film is formed. FIG. 1 ... laser oscillator, 6 ... window, 7 ... chamber, 8 ... objective lens, 9 ... stage, 15 ... nozzle
47: rectangular slit, 65: protective film, 71: jumper wire, 82: laminated film, 83: alloy film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上村 隆 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 大原 貞雄 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−41229(JP,A) 特開 昭64−9622(JP,A) 特開 昭62−243315(JP,A) 特開 昭55−149643(JP,A) 特開 昭61−187238(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takashi Uemura 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Hitachi, Ltd.Production Technology Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Sadao Ohara 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Stock (56) References JP-A-60-41229 (JP, A) JP-A-64-9622 (JP, A) JP-A-62-243315 (JP, A) JP-A 55- 149643 (JP, A) JP-A-61-187238 (JP, A)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】処理室内を真空排気し、更に該処理室内に
設置された被処理基板を冷却した状態で、反応性ガスを
ノズルから所望の時間の間上記冷却された被処理基板の
所望の表面部分に吹き付け供給して停止することによっ
て上記被処理基板の所望の表面部分に反応性ガスの吸着
層を形成し、この反応性ガスの供給停止後上記被処理基
板の周囲に存在する反応性ガスが排気されて上記処理室
内の圧力が反応が誘起されない圧力以下になったときレ
ーザ光源から出射されたレーザ光を上記処理室を構成す
る壁に設置された導入窓を通して上記処理室内に設置さ
れた対物レンズで集光して上記被処理基板の所望の表面
部分に吸着された吸着層に照射して反応エネルギを与
え、被処理基板上で反応を誘起させて被処理基板の所望
の個所に対して処理することを特徴とするレーザ処理方
法。
In a state where a processing chamber is evacuated and a substrate to be processed installed in the processing chamber is further cooled, a reactive gas is supplied from a nozzle for a desired time to a desired level of the cooled substrate to be processed. The surface of the substrate to be processed is sprayed and stopped to form a reactive gas adsorption layer on a desired surface of the substrate to be processed. After the supply of the reactive gas is stopped, the reactivity existing around the substrate to be processed is reduced. When the gas is exhausted and the pressure in the processing chamber becomes equal to or lower than a pressure at which no reaction is induced, the laser light emitted from the laser light source is installed in the processing chamber through an introduction window installed in a wall constituting the processing chamber. The objective lens condenses and irradiates the adsorbed layer adsorbed on the desired surface portion of the substrate to give reaction energy, induces a reaction on the substrate to be processed, and reaches a desired portion of the substrate to be processed. Processing for Laser processing method according to claim Rukoto.
【請求項2】上記反応性ガスをエッチングガスにして上
記被処理基板の所望の個所に対してエッチング処理する
ことを特徴とする請求項1記載のレーザ処理方法。
2. A laser processing method according to claim 1, wherein said reactive gas is used as an etching gas to perform etching on a desired portion of said substrate to be processed.
【請求項3】上記反応性ガスをCVDガスにして上記被処
理基板の所望の個所に対してCVD処理することを特徴と
する請求項1記載のレーザ処理方法。
3. The laser processing method according to claim 1, wherein a CVD gas is used as the reactive gas, and a CVD process is performed on a desired portion of the substrate to be processed.
【請求項4】処理室内を真空排気し、更に該処理室内に
設置された被処理基板を冷却した状態で、エッチングガ
スをノズルから所望の時間の間上記冷却された被処理基
板の所望の表面部分に吹き付け供給して停止することに
よって上記被処理基板の所望の表面部分にエッチングガ
スの吸着層を形成し、このエッチングガスの供給停止後
上記被処理基板の周囲に存在するエッチングガスが排気
されて上記処理室内の圧力が反応が誘起されない圧力以
下になったときレーザ光源から出射されたレーザ光を上
記処理室を構成する壁に設置された導入窓を通して上記
処理室内に設置された対物レンズで集光して上記被処理
基板の所望の表面部分に吸着された吸着層に照射して反
応エネルギを与え、被処理基板上で反応を誘起させて被
処理基板の所望の個所に対してエッチング処理するエッ
チング処理工程と、 処理室内を真空排気し、更に該処理室内に設置された被
処理基板を冷却した状態で、CVDガスをノズルから所望
の時間の間上記冷却された被処理基板の所望の表面部分
に吹き付け供給して停止することによって上記被処理基
板の所望の表面部分にCVDガスの吸着層を形成し、このC
VDガスの供給停止後上記被処理基板の周囲に存在するCV
Dガスが排気されて上記処理室内の圧力が反応が誘起さ
れない圧力以下になったときレーザ光源から出射された
レーザ光を上記処理室を構成する壁に設置された導入窓
を通して上記処理室内に設置された対物レンズで集光し
て上記被処理基板の所望の表面部分に吸着された吸着層
に照射して反応エネルギを与え、被処理基板上で反応を
誘起させて被処理基板の所望の個所に対してCVD処理す
るCVD処理工程とを有し、上記処理室内において上記処
理基板に対して上記エッチング処理およびCVD処理を施
すことを特徴とするレーザ処理方法。
4. The process chamber is evacuated to a vacuum, and while the substrate to be processed placed in the process chamber is cooled, an etching gas is supplied from a nozzle to a desired surface of the cooled substrate for a desired time. An etching gas adsorption layer is formed on a desired surface portion of the substrate to be processed by spraying and supplying to the portion to be stopped, and after the supply of the etching gas is stopped, the etching gas existing around the substrate to be processed is exhausted. When the pressure in the processing chamber becomes equal to or lower than a pressure at which no reaction is induced, the laser light emitted from the laser light source is passed through an introduction window installed in a wall constituting the processing chamber by an objective lens installed in the processing chamber. The light is condensed and irradiated to the adsorption layer adsorbed on the desired surface portion of the substrate to give reaction energy, to induce a reaction on the substrate to be processed, and An etching process for etching the place, and evacuating the processing chamber, and further cooling the substrate to be processed installed in the processing chamber, the CVD gas was cooled from the nozzle for a desired time. By spraying and supplying to a desired surface portion of the substrate to be processed and stopping, an adsorption layer of a CVD gas is formed on the desired surface portion of the substrate to be processed.
CV existing around the target substrate after supply of VD gas is stopped
When the gas is exhausted and the pressure in the processing chamber becomes equal to or lower than a pressure at which no reaction is induced, the laser light emitted from the laser light source is installed in the processing chamber through an introduction window installed in a wall constituting the processing chamber. The objective lens is condensed and irradiated to the adsorbed layer adsorbed on the desired surface portion of the substrate to give a reaction energy to induce a reaction on the substrate to be processed to a desired portion of the substrate. A CVD process for performing a CVD process on the substrate, and performing the etching process and the CVD process on the process substrate in the process chamber.
【請求項5】処理室内を真空排気し、更に該処理室内に
設置された被処理基板を冷却した状態で、第1のCVDガ
スをノズルから所望の時間の間上記冷却された被処理基
板の所望の表面部分に吹き付け供給して停止することに
よって上記被処理基板の所望の表面部分に第1のCVDガ
スの吸着層を形成し、この第1のCVDガスの供給停止後
上記被処理基板の周囲に存在する第1のCVDガスが排気
されて上記処理室内の圧力が反応が誘起されない圧力以
下になったときレーザ光源から出射されたレーザ光を上
記処理室を構成する壁に設置された導入窓を通して上記
処理室内に設置された対物レンズで集光して上記被処理
基板の所望の表面部分に吸着された吸着層に照射して反
応エネルギを与え、被処理基板上で反応を誘起させて被
処理基板の所望の個所に対して第1のCVD処理する第1
のCVD処理工程と、 処理室内を真空排気し、更に該処理室内に設置された被
処理基板を冷却した状態で、第2のCVDガスをノズルか
ら所望の時間の間上記冷却された被処理基板の所望の表
面部分に吹き付け供給して停止することによって上記被
処理基板の所望の表面部分に第2のCVDガスの吸着層を
形成し、この第2のCVDガスの供給停止後上記被処理基
板の周囲に存在する第2のCVDガスが排気されて上記処
理室内の圧力が反応が誘起されない圧力以下になったと
きレーザ光源から出射されたレーザ光を上記処理室を構
成する壁に設置された導入窓を通して上記処理室内に設
置された対物レンズで集光して上記被処理基板の所望の
表面部分に吸着された吸着層に照射して反応エネルギを
与え、被処理基板上で反応を誘起させて被処理基板の所
望の個所に対して第2のCVD処理する第2のCVD処理工程
とを有し、上記処理室内において上記被処理基板に対し
て上記第1および第2のCVD処理によって異なる材質の
薄膜を積層することを特徴とするレーザ処理方法。
5. The process chamber is evacuated to a vacuum, and a substrate to be processed placed in the process chamber is further cooled, and a first CVD gas is supplied from a nozzle for a desired time to the cooled substrate to be processed. A first CVD gas adsorption layer is formed on the desired surface portion of the processing target substrate by spraying and supplying it to the desired surface portion and then stopped. After the supply of the first CVD gas is stopped, the first processing target substrate is stopped. When the surrounding first CVD gas is exhausted and the pressure in the processing chamber becomes equal to or lower than a pressure at which no reaction is induced, a laser beam emitted from a laser light source is introduced into a wall provided in the processing chamber. The light is condensed by an objective lens installed in the processing chamber through the window and irradiated to an adsorption layer adsorbed on a desired surface portion of the substrate to give reaction energy to induce a reaction on the substrate to be processed. To the desired location on the substrate First to the first CVD process Te 1
In the state where the processing chamber is evacuated and the processing target substrate installed in the processing chamber is further cooled, a second CVD gas is supplied from the nozzle to the cooled processing target substrate for a desired time. Forming a second CVD gas adsorption layer on the desired surface portion of the substrate by spraying and stopping the surface of the substrate to be processed, and stopping the supply of the second CVD gas. The laser light emitted from the laser light source was installed on a wall constituting the processing chamber when the pressure in the processing chamber became equal to or lower than a pressure at which no reaction was induced when the second CVD gas present around the processing chamber was exhausted. Through the introduction window, light is condensed by the objective lens installed in the processing chamber, and is irradiated to the adsorption layer adsorbed on the desired surface portion of the substrate to give reaction energy to induce a reaction on the substrate to be processed. Desired location on the substrate to be processed And a second CVD process step of performing a second CVD process on the substrate, and laminating thin films of different materials by the first and second CVD processes on the substrate to be processed in the processing chamber. Characteristic laser processing method.
【請求項6】レーザ光を出射するレーザ光源と、該レー
ザ光源から出射されたレーザを導入する導入窓を壁に備
え、該導入窓を通して導入されたレーザ光を内部に設置
した被処理基板の表面に対して集光する対物レンズを内
部に設置した処理室と、該処理室に接続して該処理室内
を真空排気する真空排気手段と、上記被処理基板を冷却
する冷却手段と、反応性ガスを所望の時間の間上記冷却
手段で冷却された被処理基板の所望の表面部分に吹き付
け供給して停止することによって上記被処理基板の所望
の表面部分に反応性ガスの吸着層を形成するノズル供給
手段と、該ノズル供給手段で反応性ガスを吹き付け供給
して停止した後、上記真空排気手段により上記被処理基
板の周囲に存在する反応性ガスが排気されて上記処理室
内の圧力が反応が誘起されない圧力以下になったときを
検出する圧力検出手段と、該圧力検出手段によって上記
処理室内の圧力が反応が誘起されない圧力以下になった
とき上記レーザ光源から出射されたレーザ光を上記導入
窓を通して上記対物レンズで集光して上記被処理基板の
所望の表面部分に吸着された吸着層に照射して反応エネ
ルギを与え、被処理基板上で反応を誘起させて被処理基
板の所望の個所に対して処理する処理制御手段とを備え
たことを特徴とするレーザ処理装置。
6. A substrate to be processed having a laser light source for emitting laser light and an introduction window for introducing a laser emitted from the laser light source on a wall, wherein the laser light introduced through the introduction window is installed inside. A processing chamber in which an objective lens for focusing light on the surface is installed, vacuum exhaust means connected to the processing chamber to evacuate the processing chamber, cooling means for cooling the substrate to be processed, A reactive gas adsorption layer is formed on a desired surface portion of the substrate to be processed by spraying and supplying a gas to a desired surface portion of the substrate to be processed cooled by the cooling means for a desired period of time. After stopping by spraying and supplying a reactive gas by the nozzle supply unit and the nozzle supply unit, the reactive gas present around the substrate to be processed is exhausted by the vacuum evacuation unit, and the pressure in the processing chamber reacts. But A pressure detecting means for detecting when the pressure becomes equal to or lower than a pressure at which the reaction does not occur, and a laser beam emitted from the laser light source when the pressure in the processing chamber becomes equal to or lower than a pressure at which no reaction is induced by the pressure detecting means. Through the objective lens, irradiates the adsorbed layer adsorbed on the desired surface portion of the substrate to be irradiated, and gives reaction energy to induce a reaction on the substrate to be processed, thereby causing a desired portion of the substrate to be processed. And a processing control means for performing processing on the laser processing apparatus.
【請求項7】上記ノズル供給手段として、先端部に反応
性ガスの吹き付け供給とこの停止とを切り換える機構を
備えたことを特徴とする請求項6記載のレーザ処理装
置。
7. A laser processing apparatus according to claim 6, wherein said nozzle supply means has a mechanism for switching between spraying supply of a reactive gas and stopping the supply at a tip portion.
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